机械原理课程设计-平压印刷机.doc

武汉工程大学机电工程学院机械原理课程设计说明书课题名称：平压印刷机学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及自动化班 级：13级机械中美交流01班小组成员：指导老师：课题工作时间：2015.6.22至2015.7.2目录第一章 综述51.1设计题目及目的51.2设计内容介绍51.3设计机构5第二章 机械系统方案的拟定与运用62.1机械系统方案的分析，比较与拟定62.1.1方案一62.1.2方案二72.1.3方案三82.2确定系统方案9第三章 机构参数及各点位置的说明103.1 103.2 103.2.1103.2.2113.2.2113.3113.3.1113.3.2123.3.3123.3.4123.3.513第四章 动画仿真的制作144.1概述144.2 144.2.1144.2.2 144.2.3 154.2.4 154.2.5 164.2.6 16第五章 总结17参考文献17 摘要 通过对平压印刷机机构的分析，小组运用机械原理课程所学理论知识，拟定了多套方案，根据实际需求确定最终方案并确定机构各构件的具体尺寸，最后运用Pro/E三维制作软件制作出动画，形象的展示机构的运动过程。关键词: 机械原理 平压印刷机 机构 尺寸 Pro/E第一章 综述1.1设计题目及目的设计题目：平压印刷机机构设计设计目的：1.了解实际生活中对机构工作原理的运用 2.实现运用不同的机构类型完成印刷工作1.2设计内容介绍 通过对机构的设计，使印刷机中的印板、油辊和油盘的运动由同一个原动机的带动来完成。印刷机的具体运动流程是：将油墨定量输送至油盘，油盘匀速转动，是油辊蘸墨时能够均匀地得到供墨。油辊沿磨盘面和印板面上下运动，完成蘸墨和刷墨动作。放有白纸的印头绕一固定点来回摆动，其工作行程终点使白纸与涂有油墨的印板相压合，完成印刷工艺。当空回行程时，便可取出成品。1.3设计机构 曲柄摇杆机构（带动印头摆动） 杆阻机构（带动油辊上下运动）第二章 机械系统方案的拟定与运用2.1机械系统方案的分析，比较与拟定2.1.1 方案一图2-1曲柄滑块机构自由度的计算：该窗户是由简单的曲柄滑块机构，设计制造比较简单，但其性能有较大是的局限性。该窗户启闭机构用的是曲柄滑块机构，DOF=1，有一个原动件，采用手动的推拉来实现窗户的关闭，该机构有确定的运动。连杆3为窗户，连架杆2为主动操作机构。下面我们来分析该窗户启闭器的具体优缺点。优点：1 能满足窗户启闭的要求，当窗户全开，可以从室内擦拭玻璃窗的两面；2 窗户全关挡住风雨侵蚀，操作机构占据的空间位置小。3 窗的重力可由作为导轨的窗框承受。缺点：1 但存在很严重的缺陷，连架杆2或4不能在窗处于全开或全闭位置时作为主动件，因为在各该位置时机构处于死点位置。综上所述，此方案基本合理但不属于最佳方案，因此不采取此方案。2.1.2方案二图2-2铰链三杆机构自由度的计算：F=3N-2Ph-Pl=3*3-2*4=1该窗户是由三杆杆机构组成，设计制造较复杂，对精度的要求比较高，对材料的强度也有较高要求。该窗户启闭器机构DOF=1，有一个原动件，采用手上下摇动手柄来实现窗户的关闭，该机构有确定的运动。下面我们来分析该窗户启闭器的具体优缺点。优点：1 能满足窗户启闭的要求，当窗户全开，可以从室内擦拭玻璃窗的两面； 2 窗户全关挡住风雨侵蚀，操作机构占据的空间位置不大；3 而且摇动手柄来实现窗户的开闭，方便而且操作简单；缺点;1 若以构件4为主动构件，则必经过一死点位置才能使窗户全开，这时需附加一转矩才能使窗户度过死点；2 若以构件2为主动件，则转过的角度很大；3 成本比较高，且部分关键部位容易损坏。综上所述，此方案不适应大范围推广，故不采取此方案。2.1.3方案三图2-3窗户启闭机构自由度的计算：该窗户由简单的六杆机构组成，巧妙的将杆2和杆3通过滑块5连接在一起，运动形式也变得直观，对材料和精度没特别的要求。该窗户启闭机构可以拆分成两个基本结构，即曲柄滑块机构和二杆机构，该窗户启闭器机构DOF=1，有一个原动件，则有确定的运动。杆1向下转动时，关闭时即窗户关闭时滑块向右滑动，当窗户完全关闭时，即杆1和杆2重合。优点：1 能满足窗户启闭的要求，当窗户全开，可以从室内擦拭玻璃窗的两面； 2 窗户全关挡住风雨侵蚀，操作机构占据的空间位置较小；3 结构简单，运动形式直观，对材料没有特殊要求，即成本较低。4 不存在受力很大的点，不易损坏，耐用。4 当窗户开启到900位置时不是引导机构的死点位置，不是窗户开启的最终位置。窗户在引导机构度过死点位置后还可以再转动一定的角度。综上所述，该方案无明显缺点，而且成本低，结构较简单，但是能满足使用的要求，有市场价值。所以我们采取这套方案，后续将对此方案进行详细的分析与研究。2.2所选方案的实际运用经过查阅有关市场上的各种窗户结构的资料和实地的考察，我们周围就存在运用了这种机械方案的产品，这种窗户一般运用在学校，机关，办公楼等人多需要保持良好透气的场所。该窗户可以根据个人的需求控制窗户开合的程度，不必担心因为起风而导致窗户自动关闭，同时这种窗户还可以在一定程度上防止风和雨水倒灌进屋子。很适用于人多，缺乏管理的公共场合。第三章 运动分析3.1 问题的提出图3-1如图3-1，已知各杆长参数为，L1=20，L3=60，L4=80，L5=75，L6=80，L7=105，摇杆L7以角速度w1绕原点O旋转，且转动角范围在0至之间。试分析各铰接点和各杆件的运动特性。3.2 初步分析3.2.1约束的分析由于机构能完全闭合，即摇杆L1可转动到与x轴重合。所以杆长间有约束 L2L1+L5；3.2.2运动形式的分析1 滑块D沿机架在水平方向左右平动；2 AB杆以角速度w1绕原点A转动；3 BD杆在以角速度w2转动同时，还在水平方向上平动；4 DE杆在以角速度w3绕D点转动同时，还在水平方向上平动；5 CE杆在以角速度w4绕C点转动同时，还在水平方向上平动；3.2.3解析法分析总体思路在用解析法对机构进行运动特性分析时，应首先建立机构的位置方程，然后将其对时间求一次，二次导数，即可得机构的速度方程和加速度方程。3.3建立机构运动数学模型并分析3.3.1建立数学模型如图3-1所示，为方便起见，取以A点为原点，x轴与机架、L5共线的直角坐标系。各杆规定一个矢量指向，且分别以x轴和y轴正向为基准，为各杆件取角位移如图。则各杆件分别构成ABD和CED两个封闭的矢量三角形，其封闭矢量方程分别为： 分别向x和y轴投影，得代数方程： （1-1） 3.3.2位置分析据（1-1）可求得： （1-2）即可求得各铰接点的位置方程及实时位置坐标，表示如下：3.3.3速度分析由前面分析可得，而，则3.3.4角速度分析已知由（1-2）知道角度，且都是关于t的函数，将其分别对时间t求一次导数得：3.3.5角加速度分析同理，将角度分别对时间t求二次导数得：第四章 动画仿真的制作4.1概述本次课程设计中，我们先用解析法建立了所设计的多杆机构的运动特性数学模型，利用Matlab运动仿真求出各铰接点和杆件的运动变化情况。然后基于VB运动仿真，绘出相应铰接点运动特性曲线，并将用解析法基于Matlab环境下运行的结果与VB仿真运动值进行比较。进而对此次设计的可行性进行了验证。4.2 Visual basic 程序设计4.2.1概述Visual Basic作为一种易学易用的可视化编程工具，提供了丰富的图形处理功能，在动画设计方面有其独到的一面。此次课程设计主要基于时钟（Timer）控件，结合VB 提供的图形处理功能和其它控件，制作出窗户启闭装置的运动动画以及绘制窗户的运动轨迹。4.2.2 VB动画制作原理动画由两个基本部分组成：一是物体相对于屏幕的运动，即屏幕级动画；二是物体内部的运动，即相对符号的动画。制作动画的原理就是在窗体上显示一幅图形，紧接着清除它，再显示第二幅图形，如此交替下去，只要两相邻图片显示的时间间隔足够短（每秒钟24以上幅图形），利用人眼的视觉效应，就可以产生动画效果。VB实现动画的原理也如此，通过时钟（Timer）控件的Interval属性来控制两相邻图片显示的时间间隔，不要求编程人员详细了解图形如何再现和清除，这些工作由VB提供的指令来做，这样就使VB实现动画很方便，编程也很简捷。4.2.3 程序框架图4-74.2.4 界面设计和控件属性设置4.2.5 运行结4.2.6 程序源代码见附录第五章 结论 本设计完全能满足人不动也能安全擦干净窗户的要求。在此次课程设计过程中，从开始设计的简单四杆机构的夹取器到最后确定这个窗户启闭机构，从中学到了很多东西。从刚开始对课程设计什么都不懂到学到一些基础，并且完成所设计的课程内容，一步步做到最后。虽然这个过程中遇到了不少困难，但是在小组成员的讨论下，把自己能解决的问题弄清楚搞明白，与老师交流我们的设计，对指导老师所提出的问题及不足之处进行完善修改。在设计这种该窗户启闭机构过程中，完成了对机构的运动分析，各杆件的位置、速度、加速的分析及计算。并通过运用Visual Basic、AutoCAD等软件完成该设计的图形。在此次设计之中，我们把理论应用于实践之中，通过大家的共同努力和团队合作的力量，最终收获了喜悦和成果。同时我们在设计过程中，可能会遇到各种各样的问题和困难，我们会不断的向别人去请教，去学习。我们始终相信一句话，我们的付出是有回报的。相信此次课程设计之后，我们对于机械原理这门课程理解的更加透彻了，也把课堂上所学到的理论知识充分的运用到实践之中，达到活学活用的目的，也让我们自身得到了成长，得到了进步。参考文献1 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M.7版北京:高等教育出版社,20062 师忠秀,王继荣.机械原理课程设计M.北京:机械工业出版社,20033 陈明锐.Visual Basic程序设计及应用教程M.北京:高等教育出版社,20084 王洪欣.机械原理课程上机与设计M.南京:东南大学出版社,2005附录VB程序源代码Private Sub Form_Load()End SubPrivate Sub Timer1_Timer()X = Text4.Textt1 = t1 + X t1 = t1 + pi / 180 draw End SubPrivate Sub Command3_Click() c = 3800 m = 16 l1 = Text1.Text l2 = Text2.Text e = Text3.Text l1 = l1 * m l2 = l2 * m e = e * m xc1 = Sqr(l2 - l1) 2 - e 2) xc2 = Sqr(l2 + l1) 2 - e 2) DrawStyle = 0 Line (c, c)-(c + xc1, c + e), RGB(255, 0, 0) Line (c, c)-(c + xc2, c + e), RGB(255, 0, 0) Line (c + xc1, c + e + 222)-(c + xc1, c + e + 600), RGB(255, 0, 0) Line (c + xc2, c + e + 222)-(c + xc2, c + e + 600), RGB(255, 0, 0) End SubPrivate Sub draw() c = 3800 m = 16 l1 = Text1.Text l2 = Text2.Text e = Text3.Text l1 = l1 * m l2 = l2 * m e = e * m xb = l1 * Cos(t1) yb = l1 * Sin(t1) sit = (e - l1 * Sin(t1) / l2 t2 = Atn(sit / Sqr(1 - sit 2) xc = l1 * Cos(t1) + l2 * Cos(t2) Form1.Cls DrawStyle = 0 DrawWidth = 2 Line (c, c)-(c + xb, c - yb) Line (c + xb, c - yb)-(c + xc, c + e) Circle (c, c), 50 Circle (c + xb, c - yb), 50 Circle (c + xc, c + e), 50 Line (c + xc - 15 * m, c + e - 10 * m)-(c + xc - 15 * m, c + e + 10 * m) Line (c + xc + 15 * m, c + e - 10 * m)-(c + xc + 15 * m, c + e + 10 * m) Line (c + xc - 15 * m, c + e + 10 * m)-(c + xc + 15 * m, c + e + 10 * m) Line (c + xc - 15 * m, c + e - 10 * m)-(c + xc + 15 * m, c + e - 10 * m) DrawWidth = 3 Line (c - 330, c + e)-(c + xc - 15 * m, c + e), 1 Line (c + xc + 15 * m, c +